是誰擦亮高光譜遙感這雙慧眼

　　導讀：高光譜遙感能在可見光到短波紅外范圍內連續光譜成像，不僅光譜探測范圍超過了肉眼的感知，并能連續記錄數百個光譜波段。因此，肉眼甚至普通的光學遙感不能識別的地物，這項技術都能夠更好地分辨出其內在的物理、化學特性，甚至是物質的分子和原子結構。
　　
　　也許你還記得電影《地雷戰》中的一個場景：戰士把地雷埋好后，拿樹枝在地面上清掃幾下，讓埋雷的地方看起來和周圍一樣。或把鞋脫了，輕輕壓一個鞋印，迷惑敵人。
　　
　　而這樣的做法放到今天已不再神奇，高光譜遙感技術會把這些偽裝統統撕掉。
　　
　　它的獨特魅力令中國科學院遙感與數字地球研究所（以下簡稱“遙感地球所”）副所長張兵始終為之著迷。在他看來，這項技術在國防軍事、農業、水環境監測、地礦勘察等諸多領域有著巨大的應用潛力，他愿意畢其一生去擦亮高光譜遙感這雙慧眼。
　　
　　神奇的遙感
　　
　　據張兵介紹，高光譜遙感能在可見光到短波紅外范圍內連續光譜成像，不僅光譜探測范圍超過了肉眼的感知，并能連續記錄數百個光譜波段。因此，肉眼甚至普通的光學遙感不能識別的地物，這項技術都能夠更好地分辨出其內在的物理、化學特性，甚至是物質的分子和原子結構。
　　
　　如果說彩色合成遙感圖像主要是根據地物顏色和形態的差異來分辨地物，那么高光譜遙感則是根據像元光譜曲線的形態來識別地物。
　　
　　張兵舉例說：“在數百公里高度運行的高光譜衛星不僅能觀測到地面覆蓋的是不是植被，還能探知這些植被的具體種類和長勢如何。”
　　
　　事實上，我國的高光譜遙感技術曾令一些科技強國刮目相看。
　　
　　2000年和2001年兩次應日本邀請，中科院遙感應用研究所（如今的遙感地球所是在遙感應用研究所、對地觀測與數字地球科學中心基礎上整合組建而成）與上海技術物理研究所合作，在中科院院士童慶禧和薛永祺帶領下，攜帶自主研發的航空成像光譜儀赴日本開展農田作物高光譜遙感精細分類實驗。
　　
　　以往使用多光譜圖像只能把農田或者作物的大類進行區分，而張兵基于在長野獲取的80個譜段的航空高光譜遙感數據，對卷心菜、大白菜、蘿卜等多種蔬菜進行了精細分類，制作完成了實驗區多種植被和蔬菜類型的精細分類圖。
　　
　　他進一步解釋說，日本蔬菜價格較高，各種蔬菜種植面積的提前預知，對于預測未來幾個月各種蔬菜的市場價格意義重大。“這項工作也開創了利用高光譜遙感技術進行蔬菜品種精細分類的應用先例，獲得日方高度評價。”
　　
　　難忘的實驗
　　
　　在張兵的職業生涯里，組織實施的國內外航空高光譜遙感綜合實驗多達20余次，其中不乏讓他至今難忘的經歷。
　　
　　2008年，張兵帶隊參加了遼寧地區航空航天遙感綜合試驗，國內許多家單位都帶著儀器設備前來“切磋比試”。
　　
　　“在特定區域內，使用高光譜、紅外、全色、多光譜、雷達等多種遙感技術手段對特定地物進行識別研究，這實際上也是一場真刀真槍的技術競賽。”張兵說。
　　
　　除了他負責的高光譜遙感團隊外，其他遙感技術手段均是以人工目視判讀為主。在一個大廳里，其他團隊成員要么聚精會神地盯著電腦尋找目標，要么趴在遙感影像圖上仔細判讀目標。唯有張兵團隊采用的是其自主開發的目標光譜自動探測技術——把高光譜圖像輸入軟件系統后，便可自動進行特定目標搜索。
　　
　　由于大區域的航空高光譜圖像是飛機以一個個條帶的形式飛行獲取的，因此，他們也需要依次輸入不同條帶進行系統計算。
　　
　　“個條帶沒有目標結果輸出，第二個條帶仍沒有，第三個條帶還是沒有。”張兵坦言，“當時我們心里有點發慌了，是真的沒有目標還是我們的模型算法有問題？第四個條帶計算結果出來了，終于發現了我們想尋找的東西。”
　　
　　整個大廳隨之沸騰起來，在場所有人都見識了高光譜遙感在地物自動探測上的威力，它的高精度和率給大家留下了極其深刻的印象，并在這場技術大比拼中為中科院贏得了榮譽。
　　
　　然而，長年繁重的科研工作，留給張兵的除了喜悅的回憶，還有艱辛，甚至危險。
　　
　　2001年，應馬來西亞國家遙感中心邀請，張兵帶隊開展熱帶雨林航空高光譜遙感試驗，連續進行多天的地面野外調查。
　　
　　當時正趕上齋月，當地人白天不吃東西。與馬方人員一起出野外的張兵等中方人員只能找機會避著他們隨便吃點干糧，體力消耗很大。
　　
　　一天晚上，張兵開始發高燒。當地氣溫30多度，但高燒不退的張兵渾身發冷，即使蓋著厚被子，也抖得像過篩子一樣，吃藥也不管用。
　　
　　這把其他同事都嚇壞了，深夜里他們只找到一個看上去很不專業的小診所，猶豫再三，沒敢把張兵送過去。后來，他艱難地挺過了一晚上，又休息了兩天，才漸漸恢復。
　　
　　成長的秘訣
　　
　　在高光譜遙感實驗中歷經磨煉的張兵，其實多年前便已是這一領域的“新星”，他也是我國高光譜遙感科學與技術從誕生走向成熟、從科研走向實際應用的主要貢獻者之一。
　　
　　他目前擔任著美國電氣和電子工程師協會（IEEE）高光譜圖像與信號處理會議（WHISPERS）技術委員會委員、IEEEJSTARS期刊負責高光譜遙感方面的副主編等學術職務。
　　
　　作為數字地球學會中委會成像光譜專委會主任，他還組織發起了“全國成像光譜對地觀測學術研討會”年度系列會議，推進我國高光譜遙感的普及和發展。
　　
　　張兵師從童慶禧院士，20多歲就開始擔當研究室的執行負責人，帶領課題組成員赴國外開展合作、在國內具體組織實施科研任務，38歲時便成為了中科院對地觀測與數字地球科學中心副主任。他是如何實現這種快速“成長”的呢？
　　
　　在張兵看來，無他，唯“認真”二字。他覺得，一件工作如果自己不能做到盡可能，“心里就會很別扭”。
　　
　　從研究生時期開始，張兵交出的“活兒”就很少需要師父多操心，久而久之，也讓大家敢于在他的肩上壓重擔。他對工作的專心、執著和犧牲精神，也曾讓素有敬業美譽的日本同行為之動容。
　　
　　“每天早上送孩子上學是我非常樂意攬下來的任務，這樣就能早早地來到單位。”張兵說。
　　
　　此外，勤奮認真的張兵也是一位各項測評“全優”的老師。在學生眼里，他“講課條理清晰，知識系統完善”，“十分有趣，治學嚴謹”，“是一個非常好的老師”。
　　
　　目前，張兵還擔任中科院數字地球重點實驗室主任，他給自己設定的新挑戰是建立“環境資源空間信息系統”，這也是遙感地球所“一三五”規劃中的一個重大突破。
　　
　　他希望充分發揮對地觀測與數字地球科技優勢，打造一個“科學版”的GoogleEarth（谷歌地球），為國家提供綜合的和區域環境資源科學數據，為變化研究作出重要的科學貢獻。
　　
　　對于忙碌的張兵而言，大的享受是完成一件工作之后的短暫休整。“體會著那種成就感，特別滿足。”張兵說。